厦大团队激光打印技术获重大突破
记者从厦门大学获悉，日前，该校萨本栋微米纳米科学技术研究院吴德志教授团队在3D打印技术领域取得突破性进展——首创“激光原位诱导直写打印”技术，将热固性材料三维柔性器件的固化时间从传统的48小时压缩至0.25秒，一举攻克该领域成型慢、步骤繁、性能难调控的核心痛点。
相关研究成果日前登顶国际顶级期刊《Nature Electronics》（《自然-电子学》），将为柔性电子、软体机器人、器官芯片与生物支架等亟需三维复杂结构增材制造与多功能集成的领域开创全新范式。
据介绍，热固性材料（如聚二甲基硅氧烷）凭借优异的柔韧性、化学稳定性与生物相容性，成为柔性电子、生物医学等领域的关键材料。但长期以来，传统模板法与现有3D打印技术在制备这类器件时，始终面临固化周期长、需额外支撑结构、后处理烦琐且性能无法在线调控的难题。即便是现有的外场辅助打印技术，在固化效率与材料兼容性上也存在局限。
针对这些行业瓶颈，团队创新提出激光与3D打印射流耦合的技术路径：通过激光原位照射微尺度射流产生局部光热效应，可迅速将材料温度提升至150~300℃，诱导热固性墨水瞬间交联固化，速度较传统方法大大加快。更关键的是，该技术无需支撑材料即可打印大倾角、水平悬垂、空间曲线等复杂三维结构，结构分辨率达50微米，三维立体结构的长径比（即结构长度与最小截面直径的比值）可达50，能稳定支撑大跨度、细长型复杂形态的打印需求。此外，该技术还能通过实时调控工艺参数，实现10至20倍机械性能、电学性能的无级编程。
目前，团队已借助该技术制备出刚度梯度可拉伸电子器件、高灵敏度柔性压力传感器、高性能三维磁驱动软体机器人等产品，可广泛应用于智能穿戴、人体运动监测、精密驱动等场景。据了解，该技术对热固性材料具有广泛兼容性、可拓展性与多材料集成特性，在多种硅橡胶材料与环氧树脂、聚四氟乙烯、聚氨酯和聚酰亚胺等材料上得以验证，这更让该技术具备极强的产业化潜力，有望推动柔性电子、智能软体机器人等领域的3D打印产业化进程。
该研究工作得到国家自然科学基金和厦门市科技计划的资助支持。